高中物理图象类问题解题策略分析.pdf

1、高中物理图象类问题解题策略分析马青娟(浙江省杭州市建德市新安江中学 3 1 1 6 0 0)【摘要】图象作为高中物理学中不可分割的一部分,是教师教学、学生学习的重要助手.同样,各类图象问题也成为了高考中的热门问题,因其复杂性、抽象性,成为学生失分的重灾区.为了帮助学生系统性地认识不同类型图象问题的解题方法,本文总结了几类图象题目的解题思路,以促进学生对相关题目的掌握.【关键词】图象;高中物理;解题策略图象作为高中物理知识的重要构成部分,图象的运用可以降低学生对新知识的接受难度,提高教师的教学效率.因为图象的重要性,所以在高考中,各类图象题便成为了考查的热点.纵观整个高中时期,图象问题贯穿于整个

2、阶段,同时也是学生学习的难点.因此,系统性地分析各类图象问题,总结其解题思路,对于学生的解答问题能力及成绩的提升具有十分重要的意义.1 匀变速直线运动类图象变速直线运动作为重难点知识,其图象具有多种类型,如v-t,s-t,s-v,a-v等多种.在面对诸多的图象问题时,首先要明确纵横坐标的物理学意义,然后进一步思考图象的斜率、交点、与坐标轴围成的面积等所表达的意义,在此基础之上,根据运动学公式构建相应的方程,以此解答问题.例1 甲、乙两车在一条平直公路上同向行驶,v-t图象如图1所示,在t=0时,乙在甲前x0处,在t=t1内甲车位移为x,则()图1(A)若t1时两车相遇,则x0=23x.(B)若

3、t12时两车相遇,则下次相遇为32t1.(C)若x0=34x,则两车相遇2次.(D)若x0=12x,则两车不相遇.解析 本题解题的重点是在v-t图象中,图线与t轴围成的面积即为其位移.对于(A)选项,t1时刻,两车相遇,此时应满足12(v0+2v0)t1=x0+12v0t1,因为12(v0+2v0)t1=x,两式联立可得x0=23x,(A)选项正确;若在t12时,两车相遇,则甲比乙多走x0,所以12(v0+2v0)t12=x0,12(v0+2v0)t1=x,所以x0=12x,根据对称性可知,t=t1+t12=32t1时两车再次相遇,故(B)选项正确,(D)选项错误;(C)选项,因为x0=34x

4、23x,因此,相遇时v乙v甲,之后两车便不会相遇,故(C)选项错误,综上选择(A)(B).2 运动探究类图象运动问题作为高中物理学知识的一大分支,具有十分重要的地位,在这类问题的学习中,图象贯穿于整个知识体系中.而运动类图象具有较大的难度,既需要学生充分认识、分析图象内容,读懂图象,还需要找到图象的关键点,推断物体的运动过程及类型,而后结合公式进行解答.例2 将一物块以初速度v0沿足够长斜面向上推出,如图2甲所示,改变斜面与地面的夹角,其位移x与的关系如图2乙所示,重力加速度g取1 0 m/s2,则()65 数理天地 高中版教学思想实践2 0 2 3年9月下图2(A)物块的初速率v0=3 m/

5、s.(B)物块与斜面间的动摩擦因数=0.5.(C)改变,x最小为1.4 4m.(D)当=3 0 时,到达最高点后物块会下滑.解析 当=9 0 时,物块做垂直上抛运动,结合图乙,位移x=1.8m,根据v20=2g h,解得v0=6 m/s,(A)选项错误;当=0 时,x=2.4m,由-mg x=0-12m v20,解得=0.7 5,(B)选项错误;根据动 能 定 理-m gs i nx-mgc o sx=0-12m v20,代入数据解得:x=1.8s i n+34c o s=1.854s i n(+),当+=9 0 时,x存在最小值,此时,xm i n=1.81.2 5=1.4 4m,故(C)选

6、项正确;当=3 0 时,重 力 沿 斜 面 向 下 的 分 力 为m gs i n 3 0=12m g,此时摩擦力f=mgc o s 3 0=3 38m g12m g,因此,在到达最高点后,物块不会下滑,所以(D)选项错误.3 静电场类图象静电场作为学生所面临的一大难题,是学生最难掌握的一类问题,同时也是考试的热点题型.这部分知识涉及了大量的重要知识点,并且内容都十分抽象,为学生的掌握增加了难度.其图象问题更是考查了学生的抽象思维能力、图象转化能力等诸多素养.在面对这一类问题时,学生首先要掌握静电场的相关规律,其次要熟练掌握几何知识,并且在遇到图象时,能够快速理解并挖掘其中的内涵,进而通过物理

7、学公式解答问题.例3 真空中一平面直角坐标系xO y内,存在平行于x轴方向的电场,x轴上各点的电势随位置x的变化关系如图3所示,当x=0时,电势为1 2 V,一负电荷从x=2 c m处静止释放,不计电荷重力,则下列说法正确的是()图3(A)x=4 c m处,电场强度为0.(B)x=-2 c m处的场强大于x=2 c m处.(C)负电荷电势先增加后减小.(D)负电荷最远到达x=-3 c m.解析 解答本题的关键点在于计算电场强度及静电场做功.根据图象可以得出,右侧电场强度E1=1 2 V-00.0 4m=3 0 0 V/m,左 侧 电 场 强 度E2=1 2 V-00.0 6m=2 0 0 V/

8、m,因此,x=4 c m处,电场强度不为0,在x=-2 c m与x=2 c m时,左侧电场强度弱于右侧,故(A)(B)选项错误.负电荷从x=2 c m处释放后,向x轴负方向运动,此时,电势做功逐步由正转向负,电势能先减小后增加,故(C)选项错误;负电荷从x=2 c m处经过原点到达x=-3 c m处时,根据动能定理分别有:e E1x1=12m v20,-e E2x2=12m v2-12m v20,联立可得:v=0,表明负电荷最远到达x=-3 c m处,故正确答案为(D)选项.4 圆周运动图象类在高中物理考试及日常训练中,圆周运动等相关图象问题十分常见,由于在这类问题的考查中,经常会将其与受力分

9、析等进行结合,导致解题难度较大.在面对这类问题时,学生首先要准确理解题目含义,在此基础之上对物体进行受力分析,思考其内在联系,准确把握物体受力特点,最后根据圆周运动的相关规律进行解答.例4 如图4甲所示,长为L的轻绳固定在角度为2的锥顶上,另一端有质量为m的小球,小球在水平面内做匀速圆周运动,角速度为,绳子张力752 0 2 3年9月下教学思想实践 数理天地 高中版为FT,FT-2图象如图乙所示,则()图4(A)a=m gs i n.(B)b=g/L c o s.(C)线1的斜率为k1=m g Ls i n.(D)线2的斜率为k2=m/L.解析 解答本题最为重要的是对小球进行准确的受力分析,当

10、=0时,FT=m gc o s,此时a的值为m gc o s,故(A)选项错误;当2为b时,斜面对其 的 支 撑 力 为0,由 受 力 分 析 可 知m gt a n=m L s i n 2,解得2=b=g/L c o s,故(B)选项正确;线1表示小球未脱离圆锥,此时有FTs i n-Nc o s=m L s i n 2,FTc o s+Ns i n=m g,联立得FT=m gc o s+m L s i n22,则k1=m L s i n2,故(C)选项错误;线2表示小球脱离圆锥,此时有FTs i n=m L s i n 2,FT=m L2,可得k2=m L,故(D)选项错误;故正确答案为(

11、B)选项.5 行星运动类图象行星运动类问题是一类比较特殊的问题,在实际运用中,需要学生快速理解图象中各种线、点所代表的含义,而后通过计算解答问题.例5 将木星、地球的自转、公转轨道视为圆,若木星的公转半径为地球的5倍,木星半径为地球半径的1 1倍,且木星质量更大,图5为地球和木星的不同卫星做圆周运动的半径r的立方与周期T的平方的关系图象,已知万有引力常量为G,地球半径为R,则()(A)木星、地球的质量之比为b d1 1a c.(B)木星、地球的线速度之比为1:5.(C)地球的密度为3 aG d R3.(D)木星的密度为3 b1 2 5G c R3.图5解析 解答本题的关键在于对图象进行准确的辨

12、析,哪一条线表示地球的规律,哪一条线代表木星的规律,而后便可以利用物理公式、数学计算解答问题.由万有引力及圆周运动可知,GmMr2=m r4 2T2,则r3=GMT24 2,所以,图线斜率k=GM4 2,星球质量越大,则k越大,从而便可确定图象中两条线所对应的球体.对于地球:k=ad=GM地4 2,所以M地=4 2aG d,地球密度地=M地4 R33=3 aG d R3;对于木星:k=bc=GM木4 2,所以M木=4 2bG c,木=M木4(1 1R)33=3 b1 3 3 1c R3G;所 以M木M地=b da c,v=GM日r,所以二者速度比为r地 日r木 日=15,综上选(C)选项.图象

13、作为高中物理知识传授、学习的载体,是高考中考查的热点题型.无论是在面对哪一种图象问题时,学生都需要明白图象所要表达的含义,将图象的静态变化转变为物体的运动过程,在此基础之上,结合物理学知识及公式,解答各种问题.参考文献:1 张宏.高中物理图象题的解题方法探究J.高中数理化,2 0 2 1(1 4):4 1-4 2.2方芳.数形结合思想在高中物理解题中的运用J.新课程,2 0 2 1(1 2):1 2 8.3高文鹤.高中物理图象复习的方式J.中学理科园地,2 0 2 0,1 6(0 2):6 4-6 5.4史志远.高中物理图象问题的常见思维错误与应对举措J.高中数理化,2 0 2 1(0 6):3 5.85 数理天地 高中版教学思想实践2 0 2 3年9月下